帶式輸送機傳動用的雙級圓柱齒輪展開式減速器設計書

1 帶式輸送機傳動用的雙級圓柱齒輪展開式減速器設計書 一、傳動方案的擬定及說明： 傳動方案簡圖已給定如下圖 送機帶輪 2 速器 動機 說明 ： 該方案的優(yōu)缺點 ： 該工作機有輕微振動，且該工作機屬于小功率、載荷變化不大的情況，價 格便宜，標準化程度高，大幅降低了成本。減速器采用兩級展開式斜齒圓柱齒輪減速，這是兩級減速器中應用最廣泛的一種。齒輪相對于軸承不對稱，要求軸具有較大的剛度。高速級齒輪常布置在遠離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。 總體來講，該傳動方案滿足工作機的性能要求，適應工作條件、工作可靠，此外該結構簡單，尺寸緊湊，成本低，傳動效率高。 設計計算與說明 計算結果 2 二、選擇電動機 ）（ 1 選擇電動機類型 按已知工作條件及要求，選擇 Y 系列 籠型 三相異步電動機 ，全封閉自扇冷式結構，工作電壓 ）（ 2 選擇電動機容量 工作機的輸出功率 01000從電動機到工作機輸送帶間 的總效率 4234221 式中， 1， 2， 3， 4 ，分 別為聯(lián)軸器，軸承，齒輪傳動和卷筒的傳動效率，查表 2 1= 2=3= 4= 42 故電動機輸出功率 ）（ 3 確定電動機轉速 按表 22 推薦的傳動比，兩級展開式齒輪減速器的傳動比 408i 。而工作機卷筒軸的轉速為 m i n/w 所以電動機轉速可選范圍是： m i n/)2 2 9 2 8(08( 符合這一范圍的電動機的同步轉速有000 r 500 r ， 000 r ，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量及價格因素，決定采用同步轉速為000 r 的電動機，型號為 6112 由表 120 可知該電動機額定功率為 滿載轉速 40 。 m rn w 6Y 40 rn m 設計計算與說明 計算結果 3 三、 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比 ）（ 1 總傳動比為 i = 2 分配傳動比 21 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，則有 四、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) ）（ 1 各軸的轉速 40nn m 9 01 m i , ）（ 2 各軸的輸入功率 d 4 卷 ）（ 3 各軸的輸入轉矩 : 5 00 5 0 將計算結果匯總于表 2A ，以備查用 表 2A 軸名 功率 P/矩 T/(N m) 轉速 n/(r 傳動比 i 效率 電機軸 40 1 40 96 7 1 筒軸 7 設計計算與說明 計算結果 5 五、 齒輪的設計 （一） 高速級斜齒圓柱齒輪傳動設計 1 選擇齒輪材料 、 熱處理 、齒面硬度、精度等級及齒數(shù) 齒輪精度 8 級，因傳遞功率不大，轉速不高， 故采用軟齒面齒輪傳動。參考表 1小齒輪： 45鋼（調質），硬度為 23045 鋼（正火），硬度為 190動平穩(wěn)性，取 22 ，則 2 z ，圓 整為 1052 z 。 軟齒面齒輪傳動，故按齒面接觸疲勞強度設計，然后校核其齒根彎曲疲勞強度。 2 按 齒面接觸疲勞強度設計 轉矩 (1)初選載荷系數(shù) K=表 d (2)初選螺旋角 (3)計算當量齒數(shù) s 22co 615c o 5c o 由圖 10 M M 由表 10 (4)接觸應力循環(huán)次數(shù)為 807 6 019 4 060 88112 由圖 10)許用接觸 應力為 齒輪精度 8級 小齒輪： 45鋼（調質）230齒輪： 45鋼（正火）1902 , 1052 z K=d v M M 1 1N 2N = 1H P 6 i i (6)計算小齒輪分度圓直徑 3 7)確定模數(shù) 1m =11 1m =表取標準值為 12 (8)計算分度圓直徑 1d 1z /=2d 1z /=9)計算傳動中心距 12 = 15c o s/1（ 整為 12 =13110)確定螺旋角 = 2 15o (11)計算齒寬 b=1d=1 整后取 (12)計算齒輪的圓周速度 100060 11 s 由表 10用 8級精度較為合適 3、 校核 彎曲疲勞強度 （ 1） 齒形系數(shù)力修正系數(shù)2H P 12 1d 2d 2 =131mm 1v =s 7 由表 102） 許用 彎曲應力 F 由圖 10F F 由表 10S 由圖 103） 許用彎曲應力為 1 = 2 =F = 11 =F = 1F1Y =足齒根彎曲疲勞強度要求 F F S 1F = 2F =計計算與說明 計算結果 8 （二）低速級圓柱齒輪傳動 設計 1、 選擇齒輪材料 、 熱處理 、齒面硬度、精度等級及齒數(shù) 齒輪精度 8 級，因傳遞功率不大，轉速不高， 故采用軟齒面齒輪傳動。參考表 1小齒輪： 45 (鋼 調 質 ） ，硬度為230齒輪： 45鋼（正火）硬度為 190考慮傳動平穩(wěn)性，取， 24則 ，因選用軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，故按齒面接觸疲勞強度設計，然后校核其齒根彎曲疲勞強度。 2、按 齒面 接觸疲勞強度設計 轉矩 I (1)初選載荷系數(shù) K=表 d (2)初選螺旋角 (3)計算當量齒數(shù) o s 24c o 9115c o s 82c o 由圖 10 M M 由 表 10 (4)接觸應力循環(huán)次數(shù)為 8 78114 0411 由圖 10)許用接觸應力為 齒輪精度 8級 小齒輪 45 (鋼 調 質 ） 硬度 230齒輪 45 (鋼 正 火 ） 硬度 190 K=d v 91 M M 1 3N 4N = 3H = P 9 i 31 044l i (6)計算小齒輪分度圓直徑 3 687)確定模數(shù) 2m =33468= 2m =表取標準值為 23 (8)計算分度圓直徑 3d 2z /=4d 2z /=算傳動中心距 23= c o s/1（整為23=165定螺旋角 = 2343 計算分度圓直徑 3d 2z /=4d 2z /=算齒寬 b=3d=1 整后取 計算齒輪的圓周速度 4H = P 23 3d 4d 3=165 =3d 4d 3v=s 10 100060 33 s 由表 10用 8級精 度較為合適 3、校核彎曲疲勞強度 (1)齒形系數(shù)0)許用彎曲應力 F 由圖 10 FF 由表 10S 由圖 10)許用彎曲應力為 3 = 4 =F=33 =F = 3F3Y =4)滿足齒根彎曲疲 勞強度要求 M F F S 3F = 4F =結： 高速級，低速級齒輪傳動數(shù)據(jù)總結如下： 高速級齒輪傳動數(shù)據(jù)： 齒數(shù)： 22 ， 105 模數(shù)： 2 齒寬： 螺旋角： 分度圓直徑： 217d 2 中 心距： 13111 低速級齒輪傳動數(shù)據(jù)： 齒數(shù)： 243 z， 82 模數(shù)： 3寬： 螺旋角： o 242017 分度圓直徑： 中心距： 65計計算與說明 計算結果 12 六、 軸的 結構 設計 （一）高速軸的設計 1 選擇軸的材料，確定許用應力 選擇軸的材料為 45 鋼，調質處理。由表 1得， 1 2 初估軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器 安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d 2 據(jù)表 2118107A ，按公式 ）（ 2 33 18107(慮到軸上鍵槽削弱，軸徑須加大 0000 53 ，但該軸外伸與電動機軸通過聯(lián)軸器聯(lián)結， 因電動機軸軸徑為 38外伸距離為 60 選取聯(lián)軸器：按扭矩 33 1 . 5 0 1 0 ?T N m m 查手冊，選用 3彈性柱銷聯(lián)軸器，其半聯(lián)軸器的孔徑 30d ，半聯(lián)軸器長1 60L 故取30d 3 軸的結構設計 )1( 根 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 段：由第三步已確定 30d ，半聯(lián)軸器與軸配合部分長 度1 60L 為保證軸承擋圈壓緊聯(lián)軸器，取81 。 段：聯(lián)軸器右端用軸肩定位，軸肩高度 ，取，則 35 ，為方便軸 1 30d 81 35 13 承端蓋固定螺釘?shù)难b拆及軸承加注潤滑劑，取軸承端蓋至聯(lián)軸器左端端面長度為 10由于該段與軸承配合，初選角接觸球軸承 7207寸為 3 5 7 2 1 7d D B ， 則有 ，軸承左端由軸肩定位， 軸承 右 端由軸承端蓋壓緊，綜合調整后取72 。 段：為保證軸承 左 端面的定位，軸承 左 端由軸肩固定，軸肩高度 h=（ d，則 取 h=則 40=50合調整后取 l。 段：由于該段齒輪與軸一體制造，則 f，04 。 段：考慮 段 齒輪 和 箱體 徑向尺寸 且與段協(xié)調 ，取05 ，取 35 。 段：該段安裝軸承，因選用 7207 356 76 。 ）（ 2 軸上零件的軸向固定 半聯(lián)軸器與軸的軸向固定采用平鍵聯(lián)接，配合為 6/7 滾動軸承與軸的配合為 6/7 ）（ 3 軸端倒角取 451 ，見圖 2A ）（ 4 根據(jù)以上各軸段直徑和長度繪制軸的結構草圖。 （二）中間軸的設計 1 選擇軸的材料，確定許用應力 72 40 mm l 04 42d 90l 48l 42d 35d 17l 14 設計計算與說明 計 算結果 選擇軸的材料為 45 鋼，調質處理。由表 1得 9 1 2 軸的結構設計 )1( 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1段：安裝滾動軸承處軸的直徑 1d )(3 圖 為軸的最小直徑，根據(jù)表 2 118107A ，按公式 ）（ 2 33 18107(和軸承配合，則此段軸徑應與軸承內徑符合，選軸承 7207寸為 d D B=35 72 17。故 51 。為防止軸承端面與箱體內壁干涉，取距離為2 5，為防止齒輪與箱體內壁干涉，取套筒長 25 1l 17+25+2=44 段：為使齒輪裝拆方便，設置過渡軸肩，則 02 ，齒輪 左 端 由 套 筒 定 位 ， 取32452 。 段：為保證大齒輪左端固定，軸肩高 7.0 （ ，取 ， 84240223 ，軸肩長度取 53 段：由于該段齒輪與軸一體制造， f ，長度04 段：考慮 段和該段徑向尺寸協(xié)調，取， 85 55 6段：軸右端與軸承 7207合， 56 76 9 1 51 1l 44mm 02 32 83 53 04 85 55 56 15 ）（ 2 軸上零件的軸向固定 滾動軸承與軸的配合為 6/7 齒輪和軸的配合為 6/7 ）（ 3 軸端倒角取 451 ，見圖 3A ）（ 4 根據(jù)以上各軸段直徑和長度繪制軸的結構草圖。 （三）低速軸的設計 1 選擇軸的材料，確定許用應力 選擇軸的材料為 45 鋼，調質處理。由表 1得 1 2 軸的結構設計 )1( 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各 段直徑和長度 1段：安裝聯(lián)軸器軸的直徑 1d 為軸的最小直徑，根據(jù)表 2118107A ，按公式 ）（ 2 33 18107(慮該段軸上鍵槽的影響，將軸徑增大 0000 53 ，取， 81 1l 58 段： 此處安裝 7209承和軸承端蓋，其參數(shù)為： d DB=45 85 19 故 52 。 2l 的長度由 軸承端蓋 的寬度和固定螺釘?shù)难b拆空間要求決定，取 02 。 段：為保證軸承右端的固定，軸肩高 （ ，取h=7 23 ； 由 于齒輪 要與中間軸上小 齒輪 嚙合故 取 ，83 。 段：考慮齒輪右端定位和固定，為軸肩取 04 ，04 。 段：為保證齒輪裝拆方便，考慮該段和 段徑向尺寸協(xié)調，76 9 1 01 1l 58mm 52 02 23 83 04 04 16 取 05 ，為保證齒輪壓緊，則55l=753 段：軸左端與軸承 7209合，則 56 ，軸承左端面至箱體內壁間距為 5體內壁距離齒輪右端面的距離為20套筒要壓緊齒輪，故取 8 。 ）（ 2 軸上零件的軸向固定， 滾動軸承與軸的配合為 6/7 齒輪和軸的配合為6/7 鏈輪與軸的配合為 6/7 ）（ 3 軸端倒角取 451 ， ）（ 4 根據(jù)以上各軸段直徑和長度繪制軸的結構草圖。 05 5l=73mm 56 8 17 18 七、 軸、軸承及鍵聯(lián)接的校核計算 （一）軸強度的校核計算 由各軸傳遞的扭矩可知低速軸扭矩最大，故只對低速軸校核強度即可，若低速軸滿足強度要求，則其他軸均滿足強度要求。 下面對低速軸進行強度校核： 1 軸所傳遞的扭矩為： 作用在齒輪上的力為： 66 3 0 1 4242017co s 20t 6 0co st 3 0242017t 6 0t 2 算支反力 由軸的結構簡圖，可確定軸承支點跨距 ， ，懸臂 ，由此可畫出軸的受力簡圖，如圖)(5 垂直 面支反力，如圖 )(5 FR 6 0211 水平 面支反力，如圖 )(5 7 . 8 1 42/ 48 3 02/211 19 3 矩圖 ）（ 1 垂直面彎矩圖 如圖 )(5 截面 B 處： 4 9 1 8 41 ）（ 2 水平面彎矩圖 如圖 )(5 截面 B 左邊： 7 7 7 111 截面 B 右邊： 8 4 722 ）（ 3 合成彎矩圖，如圖 )(5 截面 B 左邊： 1 2 8 8 3 72121 截面 B 右邊： 1 0 9 3 5 82222 ）（ 4 扭矩圖，如圖 )(5 ， 4 由圖 )(5 可見截面 B 處彎矩最大，校核該截面的強度。 截面 B 的當量彎矩 212 )( 式中， 01 由式 )517( 可得 校核結果， 21 /59 ，截面 B 的強度足夠 所以，軸的強度滿足要求。 （二）軸承壽命的校核 僅選擇軸承 2 （ 7207行校核計算 1 2 1BM 128837 2BM 109358 1 20 ）（ 1 確定軸承所受載荷，如圖 6A 所示 高速級： 801r ， 701 ， 0071 低 速級： 0902r ， ， 8582 水平面支反力 H 420 ， 90 垂直面支反力 成支反力 822 122 由 7207e=故其派生軸向力分別為 A 8 4 8 D 8 8 1 由 2F 1F ,故軸承左端為緊端， 0 8 2 21 21 因 1 1.2e 所以 由式 12 h 1666 710 =120921h12000h 所以，軸承壽命滿足要求。 （三）鍵聯(lián)接的校核計算 ）（ 1 聯(lián)軸器與軸采用 8 36 20031096/ ）（ 2 中間軸上齒輪采用 A 型普通平鍵，鍵 12 40 20031096/ ）（ 3 低速軸上齒輪采用 A 型普通平鍵，鍵 14 50 20031096/ (4)卷筒 與軸端采用 10 50 20031096/ 現(xiàn)僅對低速軸上的鍵進行校核 查表可知鍵 14 50 ， b=14h=9L=50 校核其擠壓強度，由式 ）（ 13得 2 6 查表 717 的許用應力 2/)1 2 01 0 0( ，則 2/3850022 p 校核結果：擠壓強度滿足要求。 20921h b=14mm h=9=50mm k =l =365 5 / m m 擠壓強度滿足要求 22 八、 減速器附件的選擇 為了保證減速器的正常工作，在減速器的箱體上通常設置一些附件，以便于減速器潤滑油池的注油、排油、檢查油面高度和拆裝、維修等。減速 器附件的選擇如下： 1 于檢查箱內傳動零件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點和齒側間隙。 2 箱蓋頂部或視孔蓋上安裝，使箱體內的熱空氣能自由的逸出，以此達到箱體內外的氣壓平衡。 3 便檢查箱內油面高度，以確保箱內油量適中。油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出 4 油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 5 機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體 . 23 九、 潤滑方法和密封形式 因齒輪的圓周速度 2 ，所以